Predicting the probability distribution of ice load amplitudes on ship hull in different ice and operational conditions

Julkaisun otsikon käännös: Laivan runkoon kohdistuvan jääkuormajakauman ennustaminen eri jää- ja operointiolosuhteissa

Mikko Kotilainen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Suurten tavarankuljetuskapasiteettiensa ansiosta laivat ovat ympäristöystävällinen ja taloudellinen tavarankuljetusmuoto. Talvella laivojen täytyy kulkea jääpeitteisissä vesissä, mikä tekee talvimerenkulusta tärkeän insinööritieteen haaran. Jotta ympäristöä ja ihmishenkiä voidaan turvata jäissä navigoinnin aikana, meidän täytyy ymmärtää kuinka suuria kuormia jäissä navigointi aiheuttaa laivan runkoon. Kuitenkin monet epävarmuudet jään mikrorakenteessa sekä jäänmurtoprosessissa vaikeuttavat kuormien determinististä ennustamista, ja täten ennustaminen tehdään tilastollisilla menetelmillä. Tässä työssä analysoidaan täysmittakaavan jääkuormamittausaineistoa ja kuorman tapahtuessa vallinneita olosuhteita, saadaksemme selville miten jääkuormajakauma muuttuu eri olosuhteissa.  Selvittääksemme miten kuormajakauman parametrit ja niihin liittyvät epävarmuudet muuttuvat olosuhteiden mukana, työssä käytettiin hierarkkisia Bayesiläisiä malleja, joille annettiin priorit Gaussisista prosesseista. Jäänpaksuus mallinnettiin Gaussisella prosessilla, jolle annettiin Studentin t-jakautunut virhetermi, kun taas laivan nopeus mallinnettiin lineaarisella interpoloinnilla. Erilaisten jääkuormamallien vertailu tehtiin vertaamalla mallien posterioreiden ennusteita mittauksiin, joissa Weibull-malli suoriutui parhaiten. Mallien mukaan jääkuormatasot muuttuivat olosuhteiden mukaan, nousten paksummassa jäässä, kun taas nopeuden vaikutus kuormiin oli vaikeaselkoisempi eri malleissa.  Sen lisäksi, että kuormia analysoitiin yhdellä keulakaarella, kolmen peräkkäisen kaaren analysointi keulaolkapäässä mahdollisti paikallisten huippukuormien tunnistamisen. Tunnistamisen jälkeen analysoimme stereokameran kuvia huippukuorman syntymisen ajalta, kategorisoiden huippukuormat jään vasteen mukaan, selvittääksemme miten jään vaste vaikuttaa huippukuormien jakaumaan. Tämän jälkeen tutkittiin tarkemmin tapauksia, joissa huippukuorman aiheutti keulaolkapäässä kääntyvä jäälohkare, selvittäen miten jäälohkareen pinta-ala riippui jäänpaksuudesta ja laivan nopeudesta, sekä miten huippukuorma riippui lohkareen koosta ja laivan nopeudesta. Jäälohkareen pinta-ala oli suurempi hitaammilla nopeuksilla ja paksummalla jäällä, kun taas huippukuormatasot olivat suuremmat hitaammilla nopeuksilla ja suuremmilla lohkareilla.
Julkaisun otsikon käännösLaivan runkoon kohdistuvan jääkuormajakauman ennustaminen eri jää- ja operointiolosuhteissa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Suominen, Mikko, Vastuuprofessori
  • Vanhatalo, Jarno, Ohjaaja
  • Kujala, Pentti, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-1797-4
Sähköinen ISBN978-952-64-1798-1
TilaJulkaistu - 2024
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • täysmittakaava
  • jääkuorma
  • jääolosuhteet
  • Bayesiläinen hierarkkinen malli
  • Gaussinen prosessi

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Laivan runkoon kohdistuvan jääkuormajakauman ennustaminen eri jää- ja operointiolosuhteissa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä